Генные переключатели помогают молодым рыбкам «Немо» адаптировать свою физиологию к новой жизни на коралловом рифе.
Согласно исследованию, проведенному Адамом Дауни из Университета Джеймса Кука в Австралии и его коллегами, личинки коралловых рифовых рыб претерпевают серьезные физиологические изменения во время своего короткого развития, поскольку они переходят от расселения на большие расстояния в открытом океане к оседлости на рифе, согласно исследованию Адама Дауни из Университета Джеймса Кука в Австралии и его коллегам, опубликованному 11 мая в журнал открытого доступа PLOS Biology.
Коралловые рифовые рыбы, как правило, остаются на рифе во взрослом состоянии, но когда они нерестятся, их икра вымывается в открытый океан. После вылупления личинки плывут против сильного течения, чтобы осесть на рифе, что требует больших затрат энергии. Поселившись на дне рифа, они должны выживать ночью в среде с низким содержанием кислорода (гипоксии). Чтобы понять, как личинки рыб справляются с этими двумя противоположными проблемами, исследователи собирали в лаборатории ежедневные измерения скорости плавания, поглощения кислорода и толерантности к гипоксии у личинок коричной анемоны (Amphiprion melanopus) с момента вылупления до девятого дня, когда они обычно оседают.
Они обнаружили, что скорость плавания увеличилась с трех длин тела в секунду при вылуплении до десяти длин тела в секунду к девятому дню. Скорость поглощения кислорода снизилась, а толерантность к гипоксии увеличилась примерно на пятый день. Команда секвенировала мРНК личинок разного возраста, чтобы исследовать изменения активности генов во время развития. Физиологические изменения коррелировали с продукцией различных субъединиц гемоглобина. Активность 2470 генов изменилась во время развития, с наибольшим сдвигом между четырьмя и девятью после вылупления. Это включало повышенную экспрессию переносящих кислород молекул миоглобина, цитоглобина и нейроглобина.
По сравнению с размером тела личинки коричной анемоновой рыбы имеют самую высокую скорость поглощения кислорода среди всех костистых рыб, измеренную на сегодняшний день, что лежит в основе их исключительных плавательных способностей. Авторы предполагают, что изменения в активности генов позволяют личинкам переключаться с субъединиц гемоглобина, доставляющих большое количество кислорода тканям для плавания, на другие субъединицы, помогающие им справляться с гипоксическими условиями на рифовом дне.
Дауни добавляет: «Рыбы-анемоны — миниатюрные спортсмены в виде личинок, поэтому они могут плыть против океанских течений и находить родной коралловый риф, чтобы поселиться на нем. способны переносить низкие уровни кислорода , характерные для их новых домов на коралловых рифах ночью».
